高強(qiáng)輕集料鋼筋混凝土梁抗剪力學(xué)性能試驗(yàn)研究.pdf

1、輕集料混凝土(LightweightAggregateConcrete，簡稱LWAC)具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、抗震性、耐久性好的特點(diǎn)，而高強(qiáng)輕集料混凝土(High-strengthLightweightAggregateConcrete,簡稱HLWAC)具有更廣的應(yīng)用前景。次輕集料混凝土也如此(SpecifiedDensityConcrete，簡稱SDC)。在橋梁的橋面鋪裝層和上部承重結(jié)構(gòu)中采用HLWAC，能大大減輕橋梁自重、增大跨距、提高抗震

2、性能，因此高強(qiáng)輕集料混凝土是今后大跨橋梁優(yōu)選的建筑材料之一。但是，其力學(xué)性能研究仍然存在一些急需解決的問題，如輕集料混凝土彈性模量相對較低、脆性大。因此，對高強(qiáng)輕集料鋼筋混凝土梁的抗剪性能進(jìn)行試驗(yàn)研究，將是一項具有重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義的課題。 在工程中應(yīng)用強(qiáng)度高達(dá)60MPa的高強(qiáng)輕集料混凝土在一些發(fā)達(dá)國家已經(jīng)普遍，而目前國內(nèi)只對強(qiáng)度較低的輕集料混凝土構(gòu)件的力學(xué)性能作過研究，對強(qiáng)度為60MPa甚至更高的高強(qiáng)輕集料混凝土的結(jié)構(gòu)及

3、力學(xué)性能研究尚未進(jìn)行，而抗剪問題便是其中之一。因此，本文在分析現(xiàn)有國內(nèi)外有關(guān)輕集料資料的基礎(chǔ)上，研究了在有、無腹筋的情況下高強(qiáng)輕集料以及次輕集料鋼筋混凝土梁抗剪性能，分析了混凝土強(qiáng)度、配箍率、剪跨比對構(gòu)件抗剪強(qiáng)度的影響，并在分析本次試驗(yàn)和國內(nèi)外相關(guān)試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，提出了高強(qiáng)輕集料混凝土梁斜截面抗剪極限承載力的計算公式，為高強(qiáng)輕集料及次輕集料混凝土的研究提供了試驗(yàn)依據(jù)。論文的主要內(nèi)容按章節(jié)先后包括以下幾個方面： 1.簡述了輕集料

4、混凝土的特點(diǎn)和目前國內(nèi)外在橋梁工程中的應(yīng)用概況，分析了有關(guān)輕集料混凝土力學(xué)性能的理論研究現(xiàn)狀，列舉了我國對輕集料混凝土的研究所取得的成果以及不足，在總結(jié)當(dāng)前輕集料混凝土存在問題的基礎(chǔ)上，提出了本文研究的主要內(nèi)容和目標(biāo)。 2.介紹了試驗(yàn)概況，包括試件的設(shè)計與制作、材料的性能指標(biāo)、試驗(yàn)的前期工作、試驗(yàn)方案和加載與測量等內(nèi)容。 3.通過對16根試驗(yàn)梁的抗剪試驗(yàn)，分析了高強(qiáng)輕集料混凝土梁(以下簡稱LC梁)及次輕集料混凝土梁(以下

5、簡稱SC梁)的抗剪承載力，研究了剪跨比、混凝土強(qiáng)度、配箍率對抗剪承載力、抗剪承載力特征值、混凝土抗剪強(qiáng)度的影響。試驗(yàn)研究表明：LC及SC梁的抗剪承載力隨混凝土強(qiáng)度、配箍率的提高而提高；在相同剪跨比下LC梁的極限抗剪承載力比SC梁和普通混凝土梁(以下簡稱NC梁)的要小。混凝土強(qiáng)度的提高能提高極限抗剪承載力，但抗剪承載能力特征值反而降低，說明隨著混凝土強(qiáng)度的提高，極限抗剪承載力提高的幅度不大。當(dāng)剪跨比較大時，混凝土抗剪承載力在梁破壞以前存在

6、一個峰值，且達(dá)到這個峰值以后，混凝土繼續(xù)貢獻(xiàn)其抗剪能力?；炷量辜魪?qiáng)度，隨著剪跨比的增加、混凝土強(qiáng)度增加、配箍率的提高而降低。 4.分別研究了試驗(yàn)梁不同部位處的箍筋應(yīng)變的變化情況、主筋應(yīng)變的變化情況以及LC與SC梁在相同情況下箍筋應(yīng)變的對比分析；分析了不同影響因素對LC和SC梁的撓度影響，及試驗(yàn)梁的破壞形態(tài)和裂縫的擴(kuò)展變化狀況。試驗(yàn)研究表明：箍筋對斜裂縫的開裂影響很小，開裂后箍筋對抗剪起主要作用，且構(gòu)件破壞以前，剪跨中部箍筋應(yīng)變

7、較大，而在支座和集中加荷點(diǎn)附近，箍筋拉應(yīng)變較小或處于受壓狀態(tài)，出現(xiàn)箍筋應(yīng)變“兩側(cè)小，中間大”的現(xiàn)象。所有試驗(yàn)梁破壞以前，梁的撓度隨剪跨比的增大而增大，而混凝土強(qiáng)度、配箍率對梁的撓度影響很小。在相同情況下，LC梁的撓度要比SC梁大。LC梁破壞形式與NC梁有相同的破壞形式，剪切破壞時表現(xiàn)出明顯的脆性，破壞面較光滑；而SC梁破壞時裂縫曲折，斜裂縫間混凝土碎渣較多。 5.對本次試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納分析，并基于現(xiàn)有規(guī)程中的公式，結(jié)合本次試驗(yàn)和

8、國外學(xué)者的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，提出了簡明、合理的抗剪承載力公式以及該修正公式所適用的范圍。結(jié)果表明，試驗(yàn)值與計算值吻合良好。 高強(qiáng)輕集料混凝土梁的力學(xué)性能的研究是一項綜合性較強(qiáng)的研究領(lǐng)域，而抗剪問題又涉及多種影響因素，研究的難度較大。本文根據(jù)有、無腹筋情況下高強(qiáng)輕集料及次輕集料鋼筋混凝土梁的抗剪試驗(yàn)，對其抗剪性能作了較系統(tǒng)的研究，取得了一些成果，并回歸分析了高強(qiáng)輕集料混凝土梁斜截面抗剪極限承載力的計算公式及該公式所適用的范圍，為今后高強(qiáng)輕